2022高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 专题强化1 板块模型与多过程问题分析训练 新人教版

2022高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 专题强化1 板块模型与多过程问题分析训练 新人教版专题强化训练1(2017河南南阳一中月考)(多选)如图所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则(BCD)A当F3mg时，A相对B滑动D无论F为何值，B的加速度不会超过g解析A、B之间的最大静摩擦力为fmaxmAg2mg，B与地面间的最大静摩擦力为fmax(mAmB)gmg，A、B发生相对滑动时的加速度为ag，此时有Ffmax(m2m)a，所以当F3mg3ma3mg时，A、B将发生相对滑动；当mgF2mg时，A、B之间不会发生相对滑动，B与地面间会发生相对滑动，A错误；当Fmg3mg时，A、B间发生相对滑动，C正确；A对B的最大摩擦力为2mg，无论F为何值，B的加速度最大值为ag，D正确。2(2015课标)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图(a)所示。t0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的vt图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。求：(1)木板与地面间的动摩擦因数1及小物块与木板间的动摩擦因数2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。答案：(1)0.10.4(2)6.0m(3)6.5m解析(1)根据图象可以判定碰撞前小物块与木板共同速度为v4m/s碰撞后木板速度水平向左，大小也是v4m/s小物块受到滑动摩擦力而向右做匀减速运动，根据牛顿第二定律有2g解得20.4木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间t1s，位移x4.5m，末速度v4m/s其逆运动则为匀加速直线运动，可得xvtat2代入可得a1m/s2小物块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即1ga可得10.1(2)碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有1(Mm)g2mgMa1可得a1m/s2对小物块，则有加速度a24m/s2小物块速度先减小到0，此时碰后时间为t11s此时，木板向左的位移为x1vt1a1tm，末速度v1m/s小物块向右位移x2t12m此后，小物块开始向左加速，加速度仍为a24m/s2木板继续减速，加速度仍为a1m/s2假设又经历t2二者速度相等，则有a2t2v1a1t2解得t20.5s此过程，木板位移x3v1t2a1tm，末速度v3v1a1t22m/s小物块位移x4a2tm此后小物块和木板一起匀减速运动二者的相对位移最大为xx1x3x2x46m小物块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6m(3)最后阶段小物块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度a1g1m/s2位移x52m所以木板右端离墙壁最远的距离为x1x3x56.5m3(2015全国课标)下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为37(sin37)的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数1减小为，B、C间的动摩擦因数2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l27m，C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g10m/s2。求：(1)在02s时间内A和B加速度的大小；(2)A在B上总的运动时间。答案：(1)3m/s21m/s2(2)4s解析(1)在02s内，A和B受力如图所示：由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得：f11N1N1mgcosf22N2N2N1mgcos以沿着斜面向下为正方向，设A和B的加速度分别为a1，a2。由牛顿第二定律可得：mgsinf1ma1mgsinf2f1ma2联立以上各式可得a13m/s2a21m/s2(2)在t12s，设A和B的速度分别为v1，v2，则v1a1t16m/sv2a2t12m/stt1时，设A和B的加速度分别为a1，a2，此时A、B之间摩擦力为零，同理可得：a16m/s2a22m/s2即B做匀减速，设经时间t2，B的速度为零，则：v2a2t20联立可得t21s在t1t2时间内，A相对于B运动的距离为s12m27m此后B静止不动，A继续在B上滑动，设再经时间t3后，A离开B，则有ls(v1a1t2)t3a1t可得，t31s(另一解不合题意，舍去)设A在B上的运动时间为t总。t总t1t2t34s (利用下面的速度图象求解，正确的，参照上述答案参考给分)4(2017湖南郴州质量监测)如图所示，平板小车静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的小木块，已知木块的质量m1kg，小车的质量M4kg，上表面与木块间的动摩擦因数0.3，地面给小车的阻力与地面所受正压力成正比，比值为0.2。现用向右的水平恒力F30N拉平板小车，该水平恒力F作用时间t12s，g取10m/s2，求：(1)水平恒力F作用过程中，木块和小车的加速度各为多大；(2)水平恒力F撤去后，木块再经过一段时间后恰好停在小车左端，则小车长L为多少；(3)小车从开始运动到最终停下来运动的距离为多少。答案：(1)3m/s2m/s2(2)3m(3)24.6m解析(1)水平恒力F作用的过程中，木块的加速度a1g3m/s2，小车的加速度a2m/s2(2)t12s内，木块的位移x1a1t6m。t12s内，小车的位移x2a2t8.5mt12s末，木块的速度v1a1t16m/s，小车的速度v2a2t18.5m/s水平恒力F撤去后，木块的加速度a1不变小车的加速度a2m/s2，方向向左木块停在小车左端时，木块与小车速度相等，vv1a1t2v2a2t2得t20.4s，v7.2m/s恒力F撤去后，木块的位移x1v1t2a1t2.64m恒力F撤去后，小车的位移x2v2t2a2t3.14m木板长度L(x2x1)(x2x1)3m(3)达到共同速度后，二者一起做匀减速运动，有ag2m/s2共同做匀减速直线运动的位移x312.96m小车运动的总位移xx2x2x324.6m